Đề kiểm tra 45 phút Chương 7 Sắt và một số kim loại quan trọng

Quy đổi hỗn hợp rắn của Fe và 3 oxit thành: Fe và O

Gọi x, y lần lượt là số mol của Fe và O:

Ta có:

56x + 16y = 11,28 (1)

Bảo toàn electron:

3x + 2y = 0,03.3 (2)

Từ (1) và (2) ta có:

x = 0,15 = n_Fe; y = 0,18 = n_O.

 Cấu hình electron của Cu là:

1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d¹⁰4s¹

Vậy Cu ở ô 29 (Z = 29), chu kỳ 4 (do có 4 lớp electron), nhóm IB (1 electron hóa trị, nguyên tố d).

Gọi số mol Cu và Cu(NO₃)₂ lần lượt là x,y:

64x + 188y = 25,2 (1)

Nung hỗn hợp A:

Cu(NO₃)₂ CuO + 2NO₂ + O₂

Cu + O₂ CuO

Vì Y tan hết trong H₂SO₄ nên Y chỉ gồm CuO.

CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O

0,2 ← 0,2

x + y = 0,2 (2)

Từ (1) và (2) ta có x = 0,1; y = 0,1.

Khối lượng Cu, Cu(NO₃)₂ có trong X là:

m_Cu = 64.0,1 = 6,4 gam.

m_Cu(NO3)2 = 188.0,1 = 18,8 gam.

 Crom không phản ứng với dung dịch kiềm.

 Phương trình phản ứng minh họa

Fe + 4HNO₃ → Fe(NO₃)₃ + NO + 2H₂O

3Cu + 8HNO₃ →3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Sau phản ứng Fe dư tiếp tục tác dụng hết với Cu(NO₃)₂, Fe(NO₃)₃ => dung dịch chỉ chứa Fe(NO₃)₂, kim loại dư là Cu

Fe + Cu(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Cu

Fe + 2Fe(NO₃)₃ → 3Fe(NO₃)₂

Sau phản ứng chất tan A đó là Fe(NO₃)₂

 on tác dụng với ion Fe²⁺ tạo thành Fe³⁺ là Ag⁺

Phương trình ion:

Ag⁺ + Fe²⁺ → Ag + Fe³⁺

 n_{hh oxit} = n_H2 = n_{hh kim loại} = 0,1 mol

Khi hoà tan hỗn hợp kim loại cùng hóa trị II vào axit thì:

n_H2 = n_{hh kim loại} = 0,1 mol

V_H2 = 22,4.0,1 = 2,24 lít

Fe có số oxi hóa cao nhất là +3 ⇒ Các hợp chất sắt III chỉ có tính oxi hóa 

  Ta có:

   Fe₂O₃ → 2Fe

160 tấn → 112 tấn

? tấn    ←  1,68 tấn

m_Fe2O3 = (1,68.160)/56 = 2,4 tấn

m _quặng = m_Fe2O3/80% = 3 tấn

Kim loại Cu chỉ phản ứng với dung dịch AgNO₃:

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag

n_H2 = 5,04/22,4 = 0,225 mol

n_{Al ban đầu} = 0,3 mol

n_{Cr2O3 ban đầu} = 0,1 mol

Hỗn hợp X phản ứng với NaOH tạo khí H₂ Al dư

Bảo toàn electron:

3.n_Al = 2.n_H2

n_{Al dư} = 0,15 mol

n_{Al pư} = 0,3 - 0,15 = 0,15 mol

2Al + Cr₂O₃ Al₂O₃ + 2Cr

 0,15                             0,15

m_Cr = 0,15.52 = 7,8 gam

n_H2 = 0,3 mol

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂↑                   (1)

Fe₂O₃ + 6HCl → 2FeCl₃ + 3H₂O        (2)

Theo phương trình hóa học:

n_Fe = n_H2 = 0,3 mol

m_Fe = 0,3.56 = 16,8 gam

m_Fe2O3 = m_A – m_Fe = 32,8 – 16,8 = 16 gam

  %m_Fe2O3 = 100% −%m_Fe = 48,78% 

Dung dịch HCl, H₂SO₄ loãng chỉ oxi hóa crom lên

Dung dịch H₂SO₄ đặc, nóng; HNO₃ đặc, nóng oxi hóa crom lên

Dung dịch H₂SO₄ đặc, nguội; HNO₃ đặc, nguội không phản ứng với crom.

Giả sử có a mol Cu tham gia phản ứng:

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag↓

a → 2a

n_Ag = 2n_Cu = 2a mol

→ Khối lượng thanh đồng tăng = 2.108.a – 64a = 152a gam.

Crom phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl (dư)

4Cr + 3O₂ → 2Cr₂O₃

0,4 ← 0,2

n_Cr2O3 = 30,4 : 152 = 0,2 mol

Crom phản ứng hoàn toàn với dung dịch HCl (dư)

Cr + 2HCl → CrCl₂ + H₂

0,4 → 0,4

→ n_H2 = 0,4 mol

→ V = 0,4.22,4 = 8,96 lít

Các chất thỏa mãn gồm FeCl₃, CuCl₂, Pb(NO₃)₂, HCl.

Phương trình phản ứng minh họa

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

Fe + Cu(NO₃)₂ → Cu +  Fe(NO₃)₂ 

Fe + Pb(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Pb

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂.

Khi tác dụng với dung dịch HCl và H₂SO₄ loãng thì crom thể hiện số oxi hóa +2

Phương trình phản ứng minh họa

Cr + 2HCl → CrCl₂ + H₂ ↑

Cr + H₂SO₄ → CrSO₄ + H₂ ↑

Đặt số mol FeO, Fe₂O₃ lần lượt là x, y mol

⇒ x+ y = 0,04 mol (1)

Bản chất phản ứng: CO + O (oxit) → CO₂

CO₂ + Ba(OH)₂ → BaCO₃ ↓ + H₂O

Theo phương trình phản ứng ta có

n_{O (oxit)}= n_CO2= n_BaCO3= 9,062:197= 0,046 mol

Khi cho CO qua hỗn hợp X thì khối lượng chất rắn giảm. Lượng giảm chính là lượng O trong oxit tách ra

⇒ m_{hỗn hợp X} = m_Y + m_{O (oxit tách ra)}= 4,784 + 0,046.16 = 5,52 gam

⇒ 72x + 160y = 5,52 gam (2)

Giải hệ phương trình (1), (2) ta có x = 0,01; y = 0,03

m_FeO= 0,01.72 = 0,72 gam ⇒ %m_FeO = 0,72 : 5,52 .100% =  13,04% 

%Fe₂O₃ = 100% - 13,04% =  86,96% 

Sau phản ứng của hỗn hợp X với dung dịch H₂SO₄ vẫn thu được rắn Z (Cu dư) nên trong dung dịch Y chỉ có muối Fe²⁺.

dung dịch Y gồm: Fe²⁺, Cu²⁺, H⁺, SO₄^2-.

→ Dung dịch Y tác dụng được với: Br₂, NaNO₃, KMnO₄, Na₂CO₃.

 Theo bài ra:

• Dung dịch Y tác dụng với NH₃ xuất hiện kết tủa xanh sau đó kết tủa tan loại Fe và FeO vì kết tủa tạo thành là Fe(OH)2 có màu trắng xanh và không tan trong NH3.
• Chất rắn X tác dụng với HCl loại Cu

Vậy X là CuO

CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O 

CuCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O → Cu(OH)₂ + 2NH₄Cl 

Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂

                                  Màu xanh thẫm

 Phương trình phản ứng

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Fe⁰ → Fe⁺² + 2e => quá trình oxi hóa Fe

Cu⁺² + 2e→ Cu⁰ => quá trình khử Cu²⁺

Vậy Fe là chất khử, Cu²⁺ là chất oxi hóa

 Nhỏ từ từ dung dịch NH₃ vào dung dịch CuSO₄ cho tới dư:

CuSO₄ + 2NH₃ + 2H₂O → Cu(OH)₂↓ + (NH₄)₂SO₄

Cu(OH)₂↓ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂

→ Hiện tượng quan sát được là xuất hiện kết tủa màu xanh nhạt Cu(OH)₂, lượng kết tủa tăng dần đến không đổi. Sau đó kết tủa giảm dần cho tới khi tan hết thành dung dịch màu xanh đậm [Cu(NH₃)₄](OH)₂.

Dung dịch muối không phản ứng với Fe là MgCl₂

n_Fe2(SO4)3 = 0,5.0,25 = 0,125 mol

n_Zn = 19,565 = 0,3 mol

Zn + Fe₂(SO₄)₃ → ZnSO₄+ 2FeSO₄

Từ phương trình ta có Zn dư

n_{Zn dư} = 0,3 − 0,125 = 0,175 mol

n_FeSO4 = 0,25 mol

Zn + FeSO₄ → ZnSO₄ + Fe↓

Từ phương trình ta có FeSO₄ dư

 n_Fe↓ = n_Zn = 0,175 mol

⇒ m_{chất rắn} = 0,175.56 = 9,8 gam

Lập thăng bằng electron:

Đặt vào phương trình phản ứng và cân bằng các hệ số còn lại ta được:

Cu + 4HNO₃(đặc) → Cu(NO₃)₂ + 2NO₂↑ + 2H₂O

Phản ứng xảy ra khi đốt cháy sắt trong không khí là

3Fe + 2O₂ Fe₃O₄

PTHH:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

y/2 y          

Fe + 2FeCl₃ → 3FeCl₂

z/2  z  

x = y/2 + z/2

2x = y + z

Ta có cân bằng sau:

2CrO₄^2- + 2H⁺ Cr₂O₇^2- + H₂O 

(màu vàng)        (màu da cam)

Khi cho thêm KOH làm giảm nồng độ H⁺, cân bằng chuyển dịch theo chiều nghịch tạo ion CrO₄²⁻  có màu vàng. Khi cho thêm H₂SO₄, làm tăng nồng độ H⁺ làm cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận tạo ion Cr₂O₇²⁻ có màu da cam trở lại.

 Cr có cấu hình e: [Ar]3d⁵4s¹

Do đó trong các hợp chất, crom có oxi hóa biến đổi từ +1 đến +6. Phổ biến hơn cả là các số oxi hóa +2, +3, +6. Do đó Cr³⁺ vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử.

Gọi số mol AlCl₃ và CrCl₃ lần lượt là x, y:

133,5x + 158,5y = 58,4 (1)

Thêm NaOH dư vào hỗn hợp:

AlCl₃ + NaOH → NaAlO₂ + NaCl + H₂O

CrCl₃ + NaOH → NaCrO₂ + NaCl + H₂O

Khi thêm nước clo chỉ có NaCrO₂ tác dụng với nước Cl₂ trong môi trường NaOH như sau:

2NaCrO₂ + 3Cl₂ + 8NaOH → 2Na₂CrO₄ + 6NaCl + 4H₂O

Thêm dư dung dịch BaCl₂:

Na₂CrO₄ + BaCl₂ → BaCrO₄ + 2NaCl

Bảo toàn nguyên tố Cr:

n_BaCrO4 = n_CrCl3 = y = 0,2 mol

Thay vào (1) được x = 0,2 mol

% AlCl₃ = (0,2.133,5)/58,4 .100% = 45,72%

%CrCl₃ = 100% 45,72% = 54,28%

FeCl₂ vừa có tính khử, vừa có tính oxi hóa ⇒ Đúng vì Fe²⁺ có số oxi hóa trung gian.

Trong các phản ứng, FeCl₃ chỉ thể hiện tính oxi hóa ⇒ Sai vì Fe³⁺ có thể xuống Fe còn Cl- có thể lên Cl₂.

Cl₂ oxi hóa được Fe đến số oxi hóa +3 ⇒ Đúng theo tính chất của Cl₂.

Trong dung dịch, cation Fe²⁺ kém bền hơn cation Fe³⁺ ⇒ Đúng vì Fe²⁺ dễ bị oxi hóa thành Fe³⁺.

AlCl₃ + 3NH₃ + 3H₂O → Al(OH)₃ + 3NH₄Cl

ZnCl₂ + 2NH₃ + 2H₂O → Zn(OH)₂ + 2NH₄Cl

Zn(OH)₂ + 4NH₃ dư → [Zn(NH₃)₄](OH)₂

Kết tủa X là Al(OH)₃. Nung X:

2Al(OH)₃ Al₂O₃ + 3H₂O

Chất rắn Y là Al₂O₃. Cho luồng hiđro đi qua Y nung nóng, hiđro không khử được Al₂O₃ nên chất rắn thu được vẫn là Al₂O₃.

Các phát biểu đúng là (3); (4).

(1) sai vì trong gang hàm lượng C chiếm 2 – 5% nên các nguyên tố C, Si, Mn, S chiếm ít nhất 2%.

(2) sai vì thành phần của thép có chứa 18% W và 5% Cr nên rất cứng, ứng dụng để chế tạo máy cắt gọt, phay,… không dùng để chế tạo máy bay.

Phân loại gang: gang trắng và gang xám.

+ Gang xám: Chứa nhiều C và S, ít cứng và kém giòn hơn gang trắng, dùng chế tạo máy, ống dẫn nước. Gang xám dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước,…

+ Gang trắng: Chứa ít C, rất ít Si, chứa nhiều xementit (Fe₃C), cứng và giòn, dùng luyện thép. Gang trắng dùng để luyện thép.

Ở nhiệt độ cao, khí CO không khử được oxit là: K₂O

CO chỉ khử được những oxit của kim loại đứng sau Al trong dãy hoạt động hóa học.